«Расчет электромеханического привода»



Скачать 168.99 Kb.
страница1/2
Дата05.05.2013
Размер168.99 Kb.
ТипДокументы
  1   2


Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э.Баумана

Домашнее задание на тему

«Расчет электромеханического привода»

Выполнил:
Студент группы М7-51

Яскевич Н.А.
Проверил:
Еремеев А.М.

Москва, 2004 г.

Содержание




1. Исходные данные задания ………………………………………………………… 2

2. Анализ исходных данных. Определение возможного значения ЭМП.

Обоснование выбора двигателя для ЭМП. Подбор двигателя …………………. 3

3. Кинематический расчет ЭМП …….…………………………………………… 4

3.1. Определение общего передаточного отношения …………………………………. 4

3.2. Определение числа ступеней и общего передаточного отношения по ступеням 4

3.3. Определение количества зубьев колес редуктора .………………………… 4

4. Силовой расчет ЭМП. Предварительная проверка правильности выбора

двигателя ………………………………………………………………………… 5

5. Расчет на прочность зубьев колес ЭМП. Выбор материалов и определение допускаемых напряжений ………………………………………………………… 6

6. Выбор степени точности и вида сопряжения для зубчатых передач …………. 7

7. Геометрический расчет зубчатых колес и передач …………………………. 7

8. Проверочные расчеты разработанного ЭМП …………………………………. 8

8.1. Проверочные расчеты закрытых цилиндрических прямозубых передач на прочность ………………………………………………………………………… 8

8.2. Проверочный расчет ЭМП на точность …………………………………………. 8

8.2.1. Определение кинематической погрешности вероятностным методом ………….. 8

8.2.2. Перевод максимальных кинематических погрешностей в угловые минуты ….. 10

8.2.3. Расчет мертвого хода …………………………………………………………. 11

8.2.4. Перевод погрешностей в угловые минуты ………………………………….. 13

8.3. Результат проверки …………………………………………………………………. 14

9. Список литературы …………………………………………………………………. 14

1. Исходные данные задания

Вариант №20


Момент нагрузки Мн

1 Н·М

Частота вращения выходного вала

10 об/мин

Угловое ускорение вращения выходного вала Ен

10 рад/с2

Момент инерции нагрузки

0.3 кг·м2

Температура эксплуатации

-20..
+40 °С

Род тока

переменный

Срок службы не менее

1000 час

Критерий расчета

минимизация габаритов

Режим работы

кратковременный

Метод расчета, процент риска при расчете, точность

вероятностный 0.27%

Рабочий угол поворота выходного вала

±20 град

Точность отработки не хуже

25'

Примечание

нет


Схема ЭМП




2. Анализ исходных данных. Определение возможного значения ЭМП. Обоснование выбора двигателя для ЭМП. Подбор двигателя.
По заданию, режим работы двигателя – кратковременный, поэтому следует отдать предпочтение двигателям с большими пусковыми моментами. Так как согласно ТЗ, при разработке ЭМП следует добиться минимальных габаритов, то целесообразно применить двигатель постоянного тока, поставив перед ним выпрямитель, т.к. по условию питающий ток – переменный.

Конкретный двигатель из намеченной серии выбирают с учетом расчетной мощности двигателя, которая должна быть достаточна для перемещения нагрузки в соответствии с ТЗ. Порядок определения расчетной мощности двигателя Рр зависит от параметров нагрузки и компоновочной схемы ЭМП, которая условно может быть выполнена в четырех основных вариантах независимо от пространственной ориентации элементов ЭМП.

Вариант 1: ЭМП имеет один выход

Вариант 2: ЭМП имеет несколько выходных валов с параллельным разветвлением мощности

Вариант 3: ЭМП имеет единую кинематическую цепь с несколькими выходными валами.

Вариант 4: В приводе используются 2 двигателя. Кинематическая цепь может быть выполнена по любому их указанных выше вариантов.

По заданию, мы используем ЭМП, выполненный по первому варианту. Тогда расчетную мощность электродвигателя определяют по формуле :

Где Рн – мощность нагрузки на выходном валу, о – КПД цепи двигатель-нагрузка.

Расчетную мощность нагрузки Рн в ваттах при вращательном движении выходного звена определяют по формулам: где Mci - момент нагрузки на i-м выходном звене, Н*м; Hi - угловая скорость вращения i-го выходного звена. nHi – частота вращения i-го выходного звена.

Таким образом,

При предварительных расчетах значениями КПД цепей необходимо задаться, поскольку до выбора типоразмера двигателя невозможно определить передаточное отношение кинематических цепей двигатель – выходные валы и наметить схемотехнический состав ЭМП, а следовательно, КПД цепей определить невозможно. Поэтому необходимо предварительно выбрать КПД разрабатываемого ЭМП. Рекомендуется выбирать КПД в диапазоне 0,5.. 0,95, причем чем меньше предполагаемое передаточное отношение цепи и больше момент нагрузки, тем большим о надо задаться.

Выбираем о = 0,6. Тогда,

По выбранному значению расчетной мощности Pp подбирают конкретный двигатель из намеченной серии, учитывая справочные данные двигателей. При этом следует выдерживать условие где PT – мощность двигателя по паспортным данным,  - коэффициент запаса, учитывающий динамичность внешней нагрузки, нестабильность напряжения питания, отклонения условий эксплуатации от расчетных.

Выберем предварительно двигатель, основываясь на посчитанных примерных значениях его характеристик. Это малоинерционный двигатель постоянного тока с полым якорем с постоянными магнитами серии ДПР: двигатель ДПР-42-Н1-07А с характеристиками: U=27B, PH = 2,3 Вт, nном = 4500 об\мин, Мном = 4,9 Н*мм, Mп = 14,7 Н*мм, Т = 2000 часов, Масса = 0,15 кг, момент инерции Jp = 0,0057 кг*см2.
3. Кинематический расчет ЭМП.
3.1. Определение общего передаточного отношения.

Поскольку двигатель предварительно выбран, можно рассчитать передаточное отношение io цепи двигатель – i-й выходной вал:

В похожем случае, наиболее выгодным был бы выбор планетарной передачи для обеспечения посчитанного передаточного отношения схемы, но по заданию нужно использовать цилиндрическую передачу, что мы и сделаем. Тогда минимальное количество звеньев, используемых в системе при условии, что одно звено цилиндрической передачи обеспечивает передаточное отношение не более 5, будет равно
3.2. Определение общего числа ступеней и определение общего передаточного отношения по ступеням.

По условию, необходимо добиться минимальных габаритов ЭМП, поэтому будем проектировать механизм по критерию минимизации межосевого расстояния редуктора. Разработка механизма по этому критерию позволяет получить компактную конструкцию в плане, т.е. в плоскости зубчатых колес. При расчете по критерию равнопрочности число ступеней редуктора определяют как n = 1,436 lg io = 3,81  4, для равномодульных передач n = 1,85 * lg io = 4,91  5. В целях минимизации габаритов и для расчета по критерию равнопрочности колес, примем число ступеней редуктора равным 4. Передаточные отношения ступеней рассчитывают по формуле:
3.3. Определение количества зубьев колес редуктора.

Так как число ступеней редуктора 4, то будем использовать блоки шестерен для обеспечения требуемого передаточного отношения при условии минимизации габаритов. Итак, минимальное стандартное количество зубьев на колесе – 17. Положим, что зубчатое колесо z1, а также шестерни z3,z5,z7, входящие в блоки шестерен вместе с колесами z2,z4,z6 соответственно имеют по 17 зубьев, и примем приблизительное передаточное отношение для каждой из ступеней: для z1z2 - i12 = 4, для z3z4 - i34 = 4,6, z5z6 - i56 = 4,6, z7z8 - i78 = 5,32 тогда z2 = z1*i12 = 68, z4 = z3*i34 = 79, z6 = z5*i56 = 79, z8 = z7*i78 = 91.

Числа зубьев колес должны соответствовать стандартному ряду, поэтому выбираем: z2 = 67, z4 = 80, z6 = 80, z8 = 90. Тогда и . Проверим, насколько отличается реальное значение передаточного отношения от заданного: Это отклонение вполне допустимо.

4. Силовой расчет ЭМП. Предварительная проверка правильности выбора электродвигателя.
Задача расчета заключается в определении крутящих моментов (статического и суммарного), действующих на каждом валу. Приведение моментов ведется от выходных звеньев к двигателю последовательно от передачи к передаче по формуле где М1 – искомый момент на ведущем звене, М2 – известный момент на ведомом звене (момент нагрузки или момент трения) i12 – передаточное отношение передачи, 12 – КПД передачи, подш1 – КПД подшипников, в которых установлен ведущий вал.

При расчетах момент нагрузки следует принимать при наличии статической и динамической нагрузок: По условию, Jнi = Jн8 = 0,3 кг*м2 Мci = Мc8 = 1 Н*м, нi = н5 = 10 рад\с2 . Тогда М8 = 1 + 0,3*10 = 4 Н*м.

Примем подш = 0,97 , ц = 0,99 - КПД цилиндрической передачи. Тогда можно посчитать моменты на остальных звеньях:
Проверка правильности выбора двигателя.

При кратковременном включении можно принять, что двигатель выбран верно, если выполняется следующее условие:

Мном = 4,9 Н*мм = 0,0049 Н*м ; Mп = 14,7 Н*мм = 0,0147 Н*м .

Существует также другая оценочная формула для суммарного приведенного момента: Как видно, в обоих случаях двигатель удовлетворяет требуемым характеристикам.

Таким образом, двигатель удовлетворяет выдвинутым условиям его соответсвия: М1 < Мп , а Мс.пр < Мном .
5. Расчет на прочность зубьев колес ЭМП. Выбор материалов и определение допускаемых напряжений.
Цель этого расчета – определить модули зацепления и размеры передач, обеспечивающие их работоспособность в течение заданного сока службы.

Открытые передачи используются в ЭМП, работающих при малых окружных скоростях и нагрузках в режимах длительных остановок. Эти передачи используют в открытых корпусах без смазки или при ограниченной смазке, которая наносится при сборке, контроле или профилактическом осмотре. Основной причиной выхода из строя открытых передач является поломка зубьев в результате усталости материала, подвергающегося многократно повторным нагрузкам. Для предотвращения поломок зубья рассчитывают на изгибную прочность.
Расчет на изгиб.

Для цилиндрических прямозубых и косозубых передач модуль зацепления m в миллиметрах определяют по следующей зависимости:

Здесь Кm коэффициент для прямозубых колес Km=1,44; M – крутящий момент, действующий на рассчитываемое колесо z ; K - коэффициент расчетной нагрузки, принимают K=1,1…1,5; z – число зубьев рассчитываемого колеса bm – коэффициент ширины зубчатого венца. bm = 3…16. [F] – допускаемое напряжение при расчете зубьев на изгиб. YF – коэффициент формы зуба.

YF1 = 4,3 ; YF2 = 3,73 ; YF3 = 4,3 ; YF4 = 3,73 ; YF5 = 4,3 ; YF6 = 3,73 ; YF7 = 4,3 ; YF8 = 3,75 .

Таким образом, необходимо найти допускаемое напряжение на изгиб.

Для этого необходимо произвести выбор материала шестерен и колес.

Выберем в качестве материала для шестерни закаленную сталь 40Х с пределом выносливости при изгибе 550 МПа, а для колеса – закаленную сталь 45 с таким же пределом выносливости при изгибе. Прочность этих сталей не превышает 250НВ. В этом случае допускаемое напряжение изгиба для материала шестерни и колеса где FR – предел выносливости при изгибе, равен 550 МПа. KFC – коэффициент, учитывающий цикл нагружения колеса, равен 1, KFL – коэффициент долговечности, SF – коэффициент запаса прочности, равен 2,2 . где nk – частота вращения зубчатого колеса.

n1 = 4500 => KFL=1, n2=n3=1142,1 =>KFL=1 , n4=n5=243 =>KFL=1, n6=n7=51,7 =>KFL=1,05, n8=9,8 =>KFL=1,4.

Таким образом, F1,2= 550*1*1/2,2= 250 МПа. F3,4= 550*1*1/2,2= 250 МПа. F5,6= 550*1*1,05/2,2= 262,5 МПа. F7,8= 550*1*1,4/2,2= 350 МПа. F7,8сталь45= 360*1*1,4/2,2= 229 МПа.
Расчет начнем с наиболее нагруженного колеса (z7 или z8):
Для колеса:

Для шестерни:
Будем вести расчет по колесу.







Принимая во внимание ГОСТ 9365-60, который задает рекомендуемые значения модулей зубчатых передач, назначаем значения модулей, используемые для цилиндрических зубчатых передач, наиболее близких к вычисленным. Тогда
  1   2

Похожие:

«Расчет электромеханического привода» iconРазработка схемы управления двустворчатых ворот судоходного шлюза
Определение мощности и выбор электродвигателя для электромеханического привода двустворчатых ворот судоход­ного шлюза
«Расчет электромеханического привода» iconТехническое задание Кинематический расчет привода 1 Подбор электродвигателя 2
Для выбора электродвигателя определяют требуемую его мощность и частоту вращения
«Расчет электромеханического привода» iconОсобенности управления на автомобиле с разным типом привода
...
«Расчет электромеханического привода» iconГрафик обзорных лекций и консультаций в период подготовки к итоговой государственной аттестации для студентов специальности 140613. 51. Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)
Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)
«Расчет электромеханического привода» iconВ 1939 г был выпущен первый стационарный форкамерный дизель 1Д26/30, предназначенный для привода небольших электростанций
Д26/30, предназначенный для привода небольших электростанций. В пятидесятые годы прошлого столетия происходит расширение завода за...
«Расчет электромеханического привода» iconРасчёт основных параметров и выбор гидродвигателей Расчет диаметров дроссельных шайб для ограничения скоростей движения исполнительных устройств Необходимо сделать по данному образцу расчет любого устройства
Необходимо сделать по данному образцу расчет любого устройства
«Расчет электромеханического привода» iconТехническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)
Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования
«Расчет электромеханического привода» iconГруппа э 12-2 Техническая эксплуатация электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)
Техническая эксплуатация электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)
«Расчет электромеханического привода» iconТехническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)
Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования
«Расчет электромеханического привода» iconРасчет объемов средств на мероприятия Программы дополнительных мер по снижению напряженности на рынке труда города Москвы в 2011 году Расчет затрат на организацию опережающего профессионального обучения и стажировки работников
Расчет затрат на реализацию дополнительного мероприятия по опережающему профессиональному обучению и стажировке работников организаций...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org